Разработка урока по теме "Свойства белков"
методическая разработка (химия, 10 класс) на тему

Урок в 10 классе по химии на тему «Свойства белков».

Учитель МБОУ «Средняя школа №4 им. А. А. Леонова»  Денисова И. А.

Цели урока:

Образовательные: расширить знания учащихся о природных высокомолекулярных веществах – белках их свойствах.

Развивающие: формировать способность самостоятельно приобретать знания, умения сравнивать и делать выводы. Развивать умения и навыки работы с реактивами. Развивать мышление через нахождение связей: строение – свойства – применение веществ.

Воспитательные: формирование устойчивой потребности в здоровом образе жизни, способности к самоорганизации.

Методическая цель: показать использование элементов технологии критического мышления, формирование экологических и валеологических знаний на уроке.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Деятельность учащихся на уроке организована в виде  самостоятельной работы (с текстами пакетов информации), парной (выполнение лабораторных опытов), групповой (обсуждение результатов экспериментов, материала в пакетах информации, составление синквейна).

Реактивы и оборудование:

На столе учителя: концентрированная азотная кислота, раствор белка куриного яйца, спиртовка, держатель.

На столах учащихся:  инструкции по технике безопасности, пакеты информации, инструкции по методике выполнения лабораторных опытов, раствор белка куриного яйца, растворы сульфата меди (11), гидроксида натрия, спиртовка, спички, держатель;

раствор фенола (для группы 1), раствор формальдегида (для группы 2), этиловый спирт (для группы 3),

Ход урока.

Учащиеся разделены на 4 микрогруппы, каждая группа работает со своим пакетом информации.

Слова учителя.

Этот урок я хотела бы начать стихами С. Я. Надсона:

        «Меняя каждый миг свой образ прихотливый,

          Капризна, как дитя, и призрачна, как дым,

          Кипит повсюду жизнь в тревоге суетливой,  

          Великое смешав с ничтожным и смешным ».

Что такое жизнь? Откуда она взялась на Земле? Эти вопросы волновали людей всегда.

Ни одно естественнонаучное явление не вызывало такой острой борьбы мировоззрений как проблема живого. А причина этой борьбы – в самом объекте познания, его уникальности, неповторимости и сложности. Постепенно было накоплено достаточно экспериментального материала, чтобы дать следующее определение жизни:                                                                       « Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причём с прекращением этого обмена веществ прекращается и сама жизнь, что приводит к разложению белка» (Ф. Энгельс).

Мы с вами уже говорили о сложном строении белка и его разнообразных фунциях, а  сегодня  ознакомимся со свойствами белка.

Стадия вызова.

О каких свойствах белка вы уже знаете с уроков биологии?

О чём хотели бы узнать?

Изучение нового материала.

Работа в группах с пакетами информации. Выполнение лабораторных опытов. По ходу работы ученики вместе с учителем составляют на доске опорный конспект по теме урока.

1. Физические свойства белка.

Ученики знакомятся  с информацией по данному вопросу, выделяют главное, обсуждают в группах. Отвечают на вопрос: «На какие группы можно разделить белки по физическим свойствам?». (приложение №1)

2.Химические свойства белка.

Слова учителя.

Теперь переходим к химическим свойствам белка. И опять мы здесь увидим не совсем обычные химические реакции, так как белки являются полимерными молекулами. Какие связи, по вашему мнению, являются наиболее прочными: пептидные или водородные? Какие структуры белков будут разрушаться быстрее и легче?

А. Денатурация белка.

Прочитайте информацию о денатурации белков. Ответьте на вопрос: «К чему может привести денатурация?». (приложение №2)

А теперь докажите, что под воздействием температуры происходит процесс денатурации.

Лабораторный опыт № 1.

«Денатурация белка при нагревании».

Слова учителя.

Большинство белков свёртывается при температуре 100  о С, именно поэтому всё живое гибнет в огне, практически всё – при кипячении в воде. 

В организме лучше усваиваются белки подвергнутые тепловой обработке, которая облегчает доступ к молекуле ферментов желудочно- кишечного тракта.

Денатурация белков возникает под  действием многих веществ.

Работа в группах.

1-ая группа: действие фенола на белки; (приложение №3)

2-ая группа: действие формальдегида на белки; (приложение №4)

3-ья группа: действие этанола на белки; (приложение №5)

4-ая группа: действие на белки солей тяжёлых металлов. (приложение №6)

Через 5 минут делаем паузу – проводим разминку для глаз.

Далее учащиеся каждой группы рассказывают о проведенном опыте, демонстрируют его результаты, знакомят одноклассников с  полученной информацией, делают выводы на основании проведенного опыта и выполненного задания.

Б. Гидролиз белков.

Рассказ учителя о гидролизе белков.

В. Качественные реакции на белки. (приложение №7)

Работа учащихся в группах с информацией, выполнение опыта «Биуретовая реакция».

Демонстрация учителем опыта «Ксантопротеиновая реакция».

Обсуждение результатов проведенных опытов.

Рефлексия.

Составление синквейна.

Например:                                    

                                               Белки.

                            Растворимые, нерастворимые.

        Денатурируют, горят, гидролизуются.

               Основа жизни на Земле.

           Белки – природные полимеры.

Заключительное слово учителя:

Понятия «жизнь» и «белок» неразрывно связаны. Чтобы ответить на вопрос «Что такое жизнь?», надо знать, что такое белок. Чем больше мы узнаём о белках, тем глубже проникаем в понятие «жизнь». Насколько многообразны белки, настолько сложна, загадочна и многолика жизнь. Подтверждением служат слова Гёте: «Я всегда говорил и не устаю повторять, что мир не мог бы существовать, если бы был так просто устроен».

Приложение №1.

Физические свойства белков.

 1.Белки – высокомолекулярные соединения, т.е. это вещества с высокой молекулярной массой от 5 тыс. до миллионов а.е.м. (6500 - инсулин; 32 млн. - белок вируса гриппа).

 2. Растворимость белков в воде зависит от их функций. Молекулы фибриллярных белков вытянуты в длину, нитеобразны и склонны группироваться одна возле другой с образованием волокон. Это основной строительный материал для тканей: сухожилий, мускульных и покровных. Такие белки в воде не растворимы. Прочность белковых молекул просто поразительна! Человеческий волос прочнее меди и может соперничать со специальными видами стали. Пучок волос площадью 1 см2 выдерживает вес в 5 тонн, а на женской косе в 200 тыс. волосинок можно поднять груженый КамАз весом 20 тонн.

Глобулярные белки свернуты в клубочки. В организме они выполняют ряд биологических функций, требующих их подвижности, т.е. растворимости. Поэтому глобулярные белки растворимы в воде либо в растворах солей, кислот или оснований. Из-за большого размера молекул образуются растворы, называемые коллоидными. К таким белкам относится , например, белок куриного яйца.

Приложение №2.

Денатурация белков.

Денатурация – это разрушение структуры белковой молекулы до первичной                (пептидные связи сохраняются).                                                                                                                         Денатурация возникает под действием внешних факторов (повышение температуры, давления, механического воздействия, действия химических реагентов, УФ – излучения, радиации).

К чему может привести денатурация?

- нарушение антигенной чувствительности белка

- блокирование ряда иммунологических реакций

- нарушение обмена веществ

- воспаление слизистой оболочки ряда органов пищеварения (гастриты, колит)

- камнеобразование (камни имеют белковую основу)

Учёные предполагают, что процессы старения связаны с медленно протекающей денатурацией.

Опыт №1.

 Налить в пробирку 10 мл раствора белка и нагреть на пламени горелки до кипения.

Что наблюдаете?

Объясните причину образования осадка белка.

Приложение №3.

Действие фенола на белок.

Фенол – один из самых опасных и достаточно распространённых загрязнителей окружающей среды. Фенол используется для производства красителей, пластмасс, взрывчатых веществ, лекарств и т. д. В связи с этим в сточных водах многих химических предприятий содержится фенол, который действует на всё живое. ПДК фенола в воздухе составляет 0,01 мг /м3, а в воде – 0,001 мг /м3. Фенол обладает общетоксичным, раздражающем эффектом, на кожу действует прижигающее, вызывает дерматиты.

Фенол используется для получения различных лекарственных препаратов, например аспирина (ацетилсалициловой кислоты). При долгом хранении аспирина он разлагается с образованием салициловой кислоты, которая содержит функциональную группу фенола.

Вот почему надо обязательно обращать внимание на сроки хранения лекарств, препараты с истёкшим сроком годности применять нельзя.

Проделайте опыт:

К раствору белка добавьте 6-7 капель раствора фенола.

Что наблюдаете?

Выпадение осадка свидетельствует о том, что природные белки теряют присущие им свойства, становятся нерастворимыми, денатурируют

Приложение №4.

Формальдегид – компонент фотохимического смога, его взаимодействие с белками.

В процессе формирования фотохимического смога образуется много агрессивных органических соединений, в том числе формальдегид, который также может образовываться при неполном окислении бензина и накапливаться в воздухе городов как токсический компонент выхлопных газов. Формальдегид также стоит на первом  месте среди загрязнителей воздуха в домах. Его источниками могут стать мебель, фанера, пенопласты, некоторые типы клеев для обоев. В большом количестве формальдегид используется для получения различных видов пластмасс, в том числе меланино-формальдегидных, из которых изготавливается посуда. Попадают эти изделия к нам в основном из Турции. Нарядные меланиновые тарелки радуют глаз. Но есть из подобной посуды нельзя. Вместе с супом в желудок попадает и формальдегид. Если это происходит регулярно, то, по мнению учёных, есть опасность, что будущие дети могут родиться с уродствами.

Вышло специальное постановление Госсанэпиднадзора, запрещающее торговлю изделиями из меланина. Но это до сих пор ходовой товар.

Вдыхание  формальдегида  вызывает раздражение и поражение дыхательных путей, он становится причиной серьёзных нарушений функций нервной системы. В основе этих явлений – взаимодействие формальдегида с белками. Формальдегид нарушает пространственную структуру белка. Белок становится «мёртвым».

Проделайте опыт:

В пробирку с раствором белка добавьте 5-6 капель формальдегида.

Объясните, чем обусловлено выпадения осадка белка.

Приложение №5.

        Действие этилового спирта на белки.

При употреблении спиртных напитков содержащийся в них этанол легко проходит через биологические мембраны. Одновременно он повреждает их структуру, увеличивая проницаемость для многих токсичных веществ. Самые тяжёлые последствия систематического употребления алкоголя связаны с его токсичным действием на генетический аппарат человека и развивающийся плод. Доказано, что регулярное употребление алкоголя постепенно приводит к ферментно-витаминной недостаточности, а это неизбежно ведёт к поражению нервной системы, печени, сердца.

Проделайте опыт:

В пробирку с раствором белка добавьте 2 мл этилового спирта.

Объясните, чем обусловлено выпадение осадка белка. Сделайте вывод о действии спиртов на белки.

Приложение №6.

Токсичность ионов металлов, белки как противоядие для ионов тяжёлых металлов.

Токсическое действие ионов металлов на живые организмы связано с протеканием следующих процессов: вытеснением токсичным ионом необходимого металла из биокомплекса; связыванием с макромолекулами белка и нарушением их биологической функции.

Наибольшею опасность представляют ионы свинца, меди, кадмия, ртути.                                     Кадмий, входящий в состав жести, используемой при производстве тары для консервированной продукции, в случае некачественно выполненного припоя может переходить в продукт. В связи с этим вскрытые консервы рекомендуется перекладывать в стеклянную посуду, так как под влиянием воздуха начинается коррозия металла.

Нельзя хранить и готовить пищу в декоративной посуде, так как очень часто

Глазурь, которой покрыта посуда, содержит соли кадмия и свинца. Всегда следует использовать посуду, специально предназначенную для пищевых целей.

Проделайте опыт:

В пробирку с раствором белка добавьте несколько капель раствора сульфата меди(II) ( CuSO4 ).

Объясните, чем обусловлено выпадения осадка белка.

Ионы тяжёлых металлов образуют при взаимодействии с белками нерастворимые соли. Именно на этом явлении основано использование яичного белка как противоядия при отравлении солями тяжёлых металлов. В желудочно-кишечном тракте они под действием яичного белка превращаются в нерастворимые соединения и выводятся наружу, не успев причинить вреда (вызвать денатурацию) белкам, из которых построен организм человека.

Ответьте на вопрос:

Какой ещё пищевой продукт используют как противоядие при отравлении солями тяжёлых металлов?

Приложение №7.

Качественные реакции на белки.

1. Цветные реакции.

А) Биуретовая реакция.

Биуретовая реакция – универсальная реакция на все белки, так как она доказывает наличие пептидных связей в молекулах белков.

Проделайте опыт:

К 0,5 мл  раствора белка добавьте столько же раствора гидроксида натрия (NaOH) и 6-10 капель раствора сульфата меди (II) (CuSO4).

Какой цвет имеет образовавшийся раствор?

Б) Ксантопротеиновая реакция.

При действии на белки концентрированной азотной кислоты и последующем нагревании образуется осадок жёлтого цвета. Это реакция обнаружения ароматических аминокислот в белке. Все ароматические аминокислоты, кроме тирозина, являются незаменимыми, т. е. не синтезируются в организме животных и человека и поступают в него вместе с растительной пищей. По их содержанию судят о полноценности белка, его питательных свойствах.

2. Качественное определение серы в белке.

При горении  белки издают характерный запах «жжёных перьев». В этом легко убедиться, если поджечь шерстяную нитку. Запах определяется содержанием в белках атомов серы.